[發(fā)明專利]一種多層堆疊垂直互連結(jié)構(gòu)及其形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310656875.6
• 申請(qǐng)日: 2023-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN116525463A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張燚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海先方半導(dǎo)體有限公司;華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/48
• 分類號(hào): H01L21/48;H01L23/538
• 代理公司: 上海智晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 張東梅

本發(fā)明涉及一種多層堆疊垂直互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：在第一載片的第一面形成第一互連結(jié)構(gòu)，其中第一互連結(jié)構(gòu)具有第一孔；將具有第二互連結(jié)構(gòu)的第二載片與第一載片鍵合，其中第二互連結(jié)構(gòu)位于所述第二載片的第一面，并具有第二孔；將第二載片的第二面減薄；在第二載片的第二面形成第三互連結(jié)構(gòu)，第三互連結(jié)構(gòu)具有第三孔；將具有第四互連結(jié)構(gòu)的第三載片與第二載片鍵合，減薄第三載片的第二面，并在第三載片的第二面形成第五互連結(jié)構(gòu)，其中第四互連結(jié)構(gòu)具有第四孔，第五互連結(jié)構(gòu)具有第五孔；根據(jù)第五孔至第一孔刻蝕第三載片至第一載片形成第一通孔；以及在第一通孔的內(nèi)壁沉積無機(jī)材料層，并在第一通孔內(nèi)填充金屬形成第一導(dǎo)電通孔。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多層堆疊垂直互連結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)

基于硅通孔TSV互聯(lián)的三維集成技術(shù)可以提供高封裝密度，使單位體積內(nèi)容納更多的微電子器件，基于硅通孔TSV互聯(lián)三維集成結(jié)構(gòu)具有較短的信號(hào)路徑，還能降低寄生電容，提高了芯片的速度，因此受到了研究者和工業(yè)界的重視。然而，基于硅通孔TSV互聯(lián)的三維疊層芯片在TSV制作、TSV絕緣、TSV電鍍填充、超薄晶圓臨時(shí)鍵合等方面仍面臨挑戰(zhàn)，尤其在微焊球、或焊盤制作及其低溫鍵合、疊層芯片熱管理、疊層內(nèi)垂直相鄰芯片間信號(hào)管理方面尤為突出。目前，常見的TSV堆疊采用的是先完成TSV轉(zhuǎn)接板工藝，然后進(jìn)行堆疊，且疊層垂直相鄰芯片間電互連、物理連接大多通過基于微焊球、或焊盤的鍵合實(shí)現(xiàn)。基于以上工藝，由于TSV轉(zhuǎn)接板正反面金屬的層數(shù)、金屬互連的密度以及轉(zhuǎn)接板的減薄厚度決定了拆完臨時(shí)鍵合后轉(zhuǎn)接板翹曲，從而大大限制了轉(zhuǎn)接板的工藝窗口，另外翹曲也會(huì)給堆疊帶來困難，加上TSV轉(zhuǎn)接板本身應(yīng)力大，很難再進(jìn)行晶圓級(jí)工藝的堆疊，通過焊球或焊盤實(shí)現(xiàn)的鍵合需要多次回流工藝，也會(huì)對(duì)焊球連接的可靠性產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題中的至少一部分問題，本發(fā)明提供了一種多層堆疊垂直互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：

在第一載片的第一面形成第一互連結(jié)構(gòu)，其中所述第一互連結(jié)構(gòu)具有第一孔；

將具有第二互連結(jié)構(gòu)的第二載片與所述第一載片鍵合，其中所述第二互連結(jié)構(gòu)位于所述第二載片的第一面，并具有第二孔；

將所述第二載片的第二面減薄，其中所述第二載片的第二面與第一面相對(duì)；

在所述第二載片的第二面形成第三互連結(jié)構(gòu)，所述第三互連結(jié)構(gòu)具有第三孔；

將具有第四互連結(jié)構(gòu)的第三載片與所述第二載片鍵合，減薄所述第三載片的第二面，并在所述第三載片的第二面形成第五互連結(jié)構(gòu)，其中所述第四互連結(jié)構(gòu)位于第三載片的第一面，第三載片的第一面與第二面相對(duì)，所述第四互連結(jié)構(gòu)具有第四孔，所述第五互連結(jié)構(gòu)具有第五孔；

根據(jù)所述第五孔至所述第一孔刻蝕所述第三載片至所述第一載片形成第一通孔，其中所述第五孔至所述第一孔同軸；以及

在所述第一通孔的內(nèi)壁沉積無機(jī)材料層，并在所述第一通孔內(nèi)填充金屬形成第一導(dǎo)電通孔。

進(jìn)一步地，所述第一通孔貫穿所述第三載片和所述第二載片，未貫穿所述第一載片，其中所述第一通孔包括位于第一載片中的第一段、位于第二載片中的第二段以及位于第三載片中的第三段，且第三段至第一段的尺寸依次減小。

進(jìn)一步地，還包括：

將芯片倒裝布置在第三載片的第二面，并塑封芯片形成塑封層；以及

將第一載片的第二面減薄至露出第一導(dǎo)電通孔，并在第一載片的第二面依次布置第六互連結(jié)構(gòu)、第二絕緣層、第二焊盤和第二焊球，其中第一載片的第二面與第一面相對(duì)。

進(jìn)一步地，所述在第一載片的第一面形成第一互連結(jié)構(gòu)包括：

在所述第一載片的第一面布置第一介質(zhì)層，然后刻蝕所述第一介質(zhì)層形成線路圖形，并在線路圖形中填充金屬形成第一金屬線層；